Поскольку технологии гибкой электроники быстро развиваются, компромисс-между гибкостью аккумуляторов и плотностью энергии уже давно становится проблемой. Исследователи из Института исследования металлов Китайской академии наук (CAS) теперь преодолели это препятствие. Их недавно разработанная гибкая твердотельная батарея-не только выдерживает 20 000 циклов изгиба без снижения производительности, но также обеспечивает увеличение плотности энергии на 86 %. Этот прорыв, опубликованный в журнале Advanced Materials, знаменует собой важную веху для Китая в области гибкого хранения энергии.
Технический прорыв: разработка интегрированного интерфейса на молекулярном-уровне
Традиционные твердотельные-батареи страдают от плохого контакта электродов-электролита, что приводит к неэффективному переносу ионов. Исследовательская группа новаторски ввела этоксигруппы (для ионной проводимости) и короткие цепи серы (для электрохимической активности) в основную цепь полимера, создав «переход ионов» на молекулярном уровне. Такая конструкция значительно снижает сопротивление переносу ионов, одновременно обеспечивая динамическое переключение режима проводимости на основе потенциала, обеспечивая стабильную работу даже при экстремальной деформации.
Данные испытаний: отсутствие деградации после 20 000 изгибов
В ходе лабораторных испытаний аккумулятор сохранил более 98 % своей первоначальной эффективности заряда-разрядки после 20 000 сгибаний с помощью роботизированных манипуляторов-, что намного превышает отраслевые стандарты. Плотность энергии достигла 350 Втч/кг, что на 86% выше, чем у обычных твердотельных-батарей, что обеспечивает более-долговечную работу гибкой электроники.
Приложения: революция в сфере носимых устройств и здравоохранения
Эта технология впервые изменит носимые устройства. Гибкие батареи можно вплетать в такие ткани, как текстиль, устраняя необходимость во внешнем питании для умной одежды. В здравоохранении их высокая безопасность и длительный срок службы (предположительно превысит 10 лет) позволят использовать «невидимые» имплантаты, такие как кардиостимуляторы. Кроме того, их можно будет использовать в складных смартфонах и гибких дисплеях.
Социальное воздействие: технологии доступные решения&модернизация промышленности
Несмотря на многообещающее будущее, высокие первоначальные затраты могут увеличить технологическое неравенство. Опираясь на успехи Китая в области возобновляемых источников энергии, необходима совместная модель «промышленных-научных-исследовательских-приложений» для пилотирования доступных решений в области медицины и неотложной помощи. По мере развития индустриализации гибкие батареи могут стать краеугольным камнем хранения энергии следующего-поколения.
Вызовы будущего: расширение масштабов деятельности и коммерциализация
Хотя результаты лабораторных исследований впечатляют, массовое производство сталкивается с препятствиями. Снижение производственных затрат, повышение производительности и установление единых стандартов являются важнейшими следующими шагами. Команда планирует сотрудничать с компаниями для ускорения коммерциализации, стремясь выйти на рынок в течение пяти лет.
Вывод: гибкие батареиначалосьновая эра взаимодействия человека с-устройствами
Этот прорыв устраняет ключевые технические ограничения гибких батарей и переосмысливает взаимодействие человека с устройством. По мере развития технологии электроника превратится из инструментов в продолжение человеческого тела, открывая новые возможности. Лидерство Китая в этой области также предлагает новые идеи для глобального развития систем хранения энергии.